(57)【要約】  補聴器システム・ユーザの頭影によって自然に提供されるものを超えて人工的に増加される両耳間レベル差（Interaural Level Difference）（ＩＤＬ）を提供するようにバイノーラル補聴器システムの動作させる方法，および上記方法を実行するバイノーラル補聴器システム（100）である。
2019531659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイノーラル補聴器システムの各補聴器において，
上記バイノーラル補聴器システムの同側補聴器に収納された入力トランスデューサから同側入力信号を提供するステップと，
上記バイノーラル補聴器システムの反対側補聴器に収納された入力トランスデューサからの入力信号を無線受信することによって反対側入力信号を提供するステップと，
上記同側および反対側入力信号を結合して空間処理済信号を提供するステップと，を備え，
上記空間処理済信号が，上記反対側補聴器に向かう方向から入射する音に対して正反対方向から入射する音よりもより低い感度を提供するように構成されている，
補聴器システムの動作方法。
【請求項２】
上記同側および反対側入力信号を結合して上記空間処理済信号を提供するステップが，少なくとも同側入力信号および反対側入力信号から導出される信号間の建設的かつ相殺的干渉に基づくものである，請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記提供される感度が，音の入射方向の関数として，固定されている，請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
上記反対側補聴器に対する上記同側補聴器についての感度が，音の入射方向の関数として，上記補聴器を結ぶ線に垂直な水平面内の線周りにおいて対称的である，請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
同側および反対側補聴器の両方において，音の入射方向の関数として感度を提供し，これが同側および反対側補聴器のそれぞれにおいて空間処理済信号のレベル差を提供し，これが補聴器システムの使用者の頭影によって自然に提供されるものを超えて増大され，これによって両耳間レベル差が人工的に増加される，
請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
上記同側および反対側入力信号を結合して空間処理済信号を提供するステップが，所定のカットオフ周波数よりも低い周波数範囲のみに実行され，上記所定のカットオフ周波数が５００Ｈｚから２ｋＨｚの範囲にある，
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
上記同側および反対側入力信号を結合して空間処理済信号を提供するステップが，
同側入力信号と反対側入力信号との間の差信号，または同側入力信号と反対側入力信号から導出される信号との間の差信号を提供するステップを含む，
請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
上記同側および反対側入力信号を結合して空間処理済信号を提供するステップが，
両耳間伝達関数フィルタにおいて上記反対側入力信号または同側入力信号をフィルタリングし，これによってフィルタリングされた反対側入力信号またはフィルタリングされた同側入力信号を提供するステップを含む，
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
上記バイノーラル補聴器システムの２つの補聴器を結ぶ線上であってかつ上記補聴器システムから少なくとも所定距離に位置する点に音源を提供し，
上記両耳間伝達関数の少なくとも一つのパラメータを最適化して上記空間処理済信号を最小化し，ここで上記パラメータが上記バイノーラル補聴器システムの補聴器間の距離を表すものであり，これによって上記バイノーラル補聴器システムの補聴器間の距離が推定される，
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
空間処理済信号が反対側補聴器の方向に向かって入射する音に対して正反対方向から入射する音よりもより低い感度を提供する限りにおいて，入射する音の方向の関数として，感度を適応的に変化させて空間処理済信号の信号対雑音比を改善する，
請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
入射する音の方向の関数として，感度を適応的に変化させるステップが，反対側補聴器に対する同側補聴器についての感度が，音の入射の関数として，上記補聴器を結ぶ線に垂直な水平面内の線周りに対称をとどめるという制約の下で実行される，
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
入射する音の方向の関数として，感度を適応的に変化させて上記空間処理済信号の信号対雑音比を改善するステップが，
所望の仮想音源の位置を適応的に変化させて左および右の頭部関連伝達関数を得，これが上記反対側入力信号をフィルタリングするために構成される両耳間伝達関数フィルタの伝達関数を導出するために用いられる，
請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
上記空間処理済信号を，個々のバイノーラル補聴器システム・ユーザの聴覚損失を緩和するように構成されるさらなる処理の入力として用いる，
請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
上記同側入力信号を提供するステップが，
モノラルビームフォーミングを用いて上記バイノーラル補聴器システムの同側補聴器に収納されている第１および第２の入力トランスデューサからの信号を結合するステップを含み，
上記反対側入力信号を提供するステップが，
モノラルビームフォーミングを用いて上記バイノーラル補聴器システムの反対側補聴器に収納されている第３および第４の入力トランスデューサからの信号を結合するステップを含む，
請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
２つの補聴器を備えるバイノーラル補聴器システムであって，
それぞれの補聴器が，
音響−電気入力トランスデューサ，バイノーラル・ビームフォーマー，デジタル信号処理装置，電気−音響出力トランスデューサ，およびバイノーラル・システムの反対側耳装置と信号を交換するように構成される無線トランシーバを備え，上記バイノーラル・ビームフォーマーが空間処理済信号を提供するように構成され，上記空間処理済信号が反対側耳装置の方向から入射する音に対して正反対方向から入射する音よりも低い感度を提供するように構成されている，
バイノーラル補聴器システム。
【請求項１６】
それぞれの補聴器が少なくとも２つの音響−電気入力トランスデューサを備え，上記バイノーラル・ビームフォーマーの入力信号が，上記少なくとも２つの音響−電気入力トランスデューサからの電気信号のモノラルビームフォーミングから得られる，
請求項１５に記載のバイノーラル補聴器システム。
【請求項１７】
上記提供される感度が，入射する音の方向の関数として，固定されている，請求項１５または１６に記載のバイノーラル補聴器システム。
【請求項１８】
複数の周波数帯域を提供するように構成されるフィルタバンクを備え，上記バイノーラル・ビームフォーマーが，５００Ｈｚから２ｋＨｚの範囲内の所定のカットオフ周波数よりも低い中心周波数を有する周波数帯についてのみ機能するように構成されている，
請求項１５から１７に記載のバイノーラル補聴器システム。
【請求項１９】
上記バイノーラル・ビームフォーマーが，上記同側入力信号および反対側入力信号の間の差信号，または上記同側入力信号および反対側入力信号から導出される信号の間の差信号を提供するように構成されており，上記差信号から上記空間処理済信号を導出するように構成されている，
請求項１５から１８のいずれか一項に記載のバイノーラル補聴器システム。
【請求項２０】
上記バイノーラル・ビームフォーマーが，
フィルタリングされた反対側入力信号またはフィルタリングされた同側入力信号を提供するように構成された両耳間伝達関数フィルタを備えている，
請求項１５から１９のいずれか一項に記載のバイノーラル補聴器システム。
【請求項２１】
上記バイノーラル・ビームフォーマーが，入射する音の方向の関数として，上記感度を適応的に変化させて，上記両耳間伝達関数の入射パラメータの方向を適応的に変化させることによって，上記両耳間伝達関数フィルタに基づいて上記空間処理済信号の信号対雑音比を改善するように構成されている，
請求項１５から２０のいずれか一項に記載のバイノーラル補聴器システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はバイノーラル（両耳）補聴器システム（binaural hearing aid systems）に関する。この発明はまた，バイノーラル補聴器システムの動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
概略的には，補聴器システムは，ユーザによって音響信号として知覚可能な出力信号を提供する，またはこのような出力信号を提供するために寄与する任意のシステムであり，上記ユーザの個々の聴覚損失を補償するために用いられるまたは上記聴覚損失を補償するために寄与する手段を有する。このシステムは，身体上にまたは頭部上に，特に耳の上または耳内に装着することができる補聴器を含み，完全にまたは部分的に埋め込むことができる。なお，聴力損失を補償することを主目的としていない装置，たとえば家庭用電化製品（テレビ，ハイファイシステム，携帯電話，ＭＰ３プレーヤ等）であっても，それが個々の聴覚損失を補償するための尺度（measures）を持てば補聴器システムとみなすこともできる。
【０００３】
本願の開示において，補聴器は，聴覚障がい者によって人の耳の後ろまたは耳の中に装着されるように設計された，小さな，電池駆動の小型電子機器として理解することができる。補聴器に電池または何らかの他のエネルギー源によって給電することができる。使用に先立ち，補聴器は補聴器フィッタによって処方にしたがって調整される。上記処方は，いわゆるオージオグラムが得られる，聴覚障がい者の裸耳聴能の聴覚検査に基づく。上記ユーザが聴覚欠損を蒙っている可聴周波数範囲の部分の周波数の音を増幅することによって補聴器が聴覚損失を緩和することができる設定に到達するように上記処方は構築される。補聴器は一または複数のマイクロフォン，電池，信号処理装置を備える小型電子回路，および音響出力トランスデューサを備えている。上記信号処理装置は好ましくはデジタル信号処理装置である。補聴器は，人の耳の後ろまたは耳の中にフィットするのに適するケース内に収められる。このタイプの従来の補聴器については，機械的なデザインが複数の概略的カテゴリに発展している。その名が示すように耳かけ型（Behind-The-Ear）（ＢＴＥ）補聴器は耳の後ろに装着される。より正確には，その主要電子回路部を含むハウジングを備える電子回路ユニットが耳の後ろに装着され，補聴器ユーザに音を放出するためのイヤピースが耳の中にたとえば耳介内または外耳道内に装着される。従来型のＢＴＥ補聴器では，補聴器用語において通常レシーバと呼ばれる上記電子回路ユニットのハウジング内に配置される出力トランスデューサからの音を外耳道内に搬送するために音チューブが用いられる。近年の補聴器の中には，電導体を含む導電部材が上記ハウジングから耳内のイヤピース中に配置されたレシーバに向けて電気信号を搬送するものがある。このような補聴器は，通常，耳内レシーバ型（Receiver-In-The-Ear）（ＲＩＴＥ）補聴器と呼ばれている。特定タイプのＲＩＴＥ補聴器では，上記レシーバが外耳道の内側（inside the ear canal）に配置される。このカテゴリは耳道内レシーバ型（Receiver-In-Canal）（ＲＩＣ）補聴器と呼ばれることがある。耳部（ear parts）のみが少なくとも一つのマイクロフォンを備えるＲＩＴＥまたはＲＩＣ補聴器の設計が提案されている。他のカテゴリの補聴器は，少なくとも一つのマイクロフォンが耳掛け部およびイヤフォン部のそれぞれに配置されていることを特徴とする。耳内型（In-The-Ear）（ＩＴＥ）補聴器は，耳内に，通常は外耳道の漏斗状外側部分内に配置されるように設計される。特定タイプのＩＴＥ補聴器では上記補聴器が実質的に外耳道の内側に配置される。このカテゴリは完全耳内型（Completely-In-Canal）（ＣＩＣ）補聴器と呼ばれることがある。このタイプの補聴器は外耳道内に配置できるようにしつつ，他方補聴器の動作に必要な構成部材を収容することができるように，特にコンパクトに設計することが要求される。
【０００４】
一般に，補聴器システムは単一補聴器から構成されるか（いわゆるモノラル補聴器システム），または補聴器ユーザの各耳に一つずつの２つの補聴器から構成される（いわゆるバイノーラル補聴器システム）。さらに補聴器システムは，補聴器システムの他の装置と相互作用するように構成されるソフトウェア・アプリケーションを有するスマートフォンのような外部装置を備えることができる。
【０００５】
補聴器システムの技術分野では，ノイズの多い環境において会話を理解するために，いわゆるバイノーラルキュー（binaural cues）が重要であることがよく知られている。バイノーラルキューの一つに両耳間レベル差（Inter-aural Level Difference）（ＩＬＤ）があり，別のタイプとして両耳間時間差（Inter-aural Time Difference）（ＩＴＤ）がある。
【０００６】
RanaおよびBuchholzによる，J. Acoust. Soc. Am. 140 (2), ２０１６年８月，1192-1205ページに掲載の論文「正常聴覚聴取者および聴覚障害聴取者における低周波数における良好な耳グリンプシング」（Better-ear glimpsing at low frequencies in normal-hearing and hearing- impaired listener）には，低周波数において人工的に生成されたＩＬＤが雑音中の音声理解を改善できることが示されている。この論文は，人工的に作成されるＩＬＤは指向性補聴器マイクロフォンによって提供できるが，最適指向性も，最適指向性を達成するために必要とされるマイクロフォンの数および配置も知られていないと述べる。
【０００７】
補聴器システムの分野では補聴器に指向性機能を持たせることが知られている。通常，これは，２以上のマイクロフォンを使用することによって，入射方向にしたがって到来音を補聴器が処理できるようにすることによって達成され，特定方向または方向範囲から到来する音に向けた感度が高められる。補聴器はマイクロフォン間の到着時間差および音レベル差に依存した処理を行う。指向性機能を有する補聴器によって，補聴器ユーザは特定方向から到来する音を知覚することができ，他方，その他の方向からの音はある程度抑制される。これは，雑音の多い環境，特に人の声が様々な方向から同時に知覚される環境，たとえばよくカクテル・パーティと呼ばれる音環境の状況において音声認識を改善するために有用である。たとえばカーディオイド特性またはハイパーカーディオイド特性の形の指向性受音特性を用いると，所望の話者が位置すると想定される上記ユーザの前方範囲から到来する音のレベルを維持しつつ，ユーザの後方および側方から到来する音の知覚が低減され，補聴器ユーザの会話了解度が改善される。
【０００８】
一般に，用語「指向性」（directivity）は，特定方向または特定方向範囲から発生する音を，他の方向から発生する音よりも優先する（to favor）補聴器の機能を意味するために使用される。物理的には，補聴器の指向性の定義は，所望方向からの音に起因する出力レベルと他のすべての方向からの積分平均音（sound averaged over the integral from all other directions）に起因する出力レベルの比であり，通常ｄＢによって表される。
【０００９】
国際公開ＷＯ０１／０１７３１−Ａ１は，補聴器の指向性特性（指向特性）を制御する方法を開示する。指向性特性は，後部マイクロフォンと前部マイクロフォンの間の音響遅延と同じになるように，信号プロセッサにおける遅延を調整することによって生成することができ，これによって，初めに後部マイクロフォンによって受信され，前部マイクロフォンと後部マイクロフォンを結ぶ線に沿って伝搬した後に次に前部マイクロフォンによって受信される信号を，抑制することができる。
【発明の開示】
【００１０】
この発明は，上記ＩＬＤを増加させるバイノーラル補聴器システムの動作方法を提供することを特徴とする。
【００１１】
この発明は，増加されたＩＬＤを提供するように構成されるバイノーラル補聴器システムを提供することを別の特徴とする。
【００１２】
第１の観点において，この発明は，請求項１に記載のバイノーラル補聴器システムの動作方法を提供する。
【００１３】
第２の観点において，この発明は，請求項１５に記載のバイノーラル補聴器システムを提供する。
【００１４】
さらなる有利な特徴が従属請求項から明らかにされる。
【００１５】
この発明のさらに他の特徴は，この発明の実施態様をより詳細に説明する以下の記載から当業者には明らかにされよう。
【００１６】
一例として，この発明の好ましい実施態様を開示しかつ記載する。当然ではあるが，この発明は他の実施態様が可能であり，そのいくつかの詳細は，すべてこの発明から逸脱することなく，様々かつ明らかな観点において修正可能である。したがって図面および明細書は本質的に例示するものにすぎず，限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の一実施態様によるバイノーラル補聴器システムをかなり概略的に示す。
【図２】この発明の一実施態様によるバイノーラル補聴器システムによって提供される指向性パターンをかなり概略的に示す。
【図３】この発明の一実施態様による固定バイノーラル・ビームフォーマーをかなり概略的に示す。
【図４】この発明の一実施態様による外部装置を備えるバイノーラル補聴器システムをかなり概略的に示す。
【図５】この発明の一実施態様による外部装置を備えるバイノーラル補聴器システムをかなり概略的に示す。
【実施例】
【００１８】
本願の開示において，用語「入力信号」は，アナログまたはデジタルであって，音響−電気入力トランスデューサから提供されかつ音を表す電気信号を意味すると解釈される。
【００１９】
以下において，用語「信号」，「電気信号」，「アナログ信号」および「デジタル信号」は交換可能に用いられる。
【００２０】
本願の開示において，両耳間（聴覚間）伝達関数（Inter-aural Transfer Function）（ＩＴＦ）は，個人の一方の耳またはその近くにおいてピックアップする音を表す信号を，上記個人の他方の耳またはその近くにおいてピックアップされる音を表す信号から導出する方法を記述する関数を表す。
【００２１】
本願の開示において，用語「空間フィルタリング」は音響−電気入力トランスデューサから導出されかつその特性が上記入力トランスデューサに入射する音響信号の到来方向（the direction of arrival）（ＤＯＡ）に依存する電気信号を提供する処理を意味すると解釈される。基本的には，空間フィルタリングは，２つの離間配置された入力音響／電気変換器によって提供される信号が処理されて，関与する信号間の建設的かつ相殺的干渉（強めあったり，弱めあったりする干渉）（constructive and destructive interference）に基づいて合成出力信号がもたらされる場合に常に達成される。この観点から，信号のパワーを加算することによる信号の混合は，いかなる形態の建設的または相殺的干渉も含まれないので，空間フィルタリングとみなすことができないことに留意されたい。本願の開示において，用語「モノラルビーム形成」および「バイノーラルビーム形成」は，より一般的な用語である「空間フィルタリング」の特別なケースを表す。
【００２２】
すなわち，本願の開示において，空間フィルタリングは，補聴器システムに指向性機能，指向性パターン，指向性受音特性，または単なる指向性特性を提供し，上記用語のいずれかを互換的に使用することができる。
【００２３】
本願の開示において，ビームフォーマー（beam former）（ＢＦ）は，空間フィルタリングを実行するために必要とされる構成要素または装置を意味すると解釈される。モノラルビームフォーマーは，単一の補聴器からの入力信号のみに基づいて空間フィルタリングを提供するように構成され，他方，バイノーラル（両耳）ビームフォーマー（binaural beam former）（ＢＢＦ）はバイノーラル補聴器の両方の補聴器において両方の補聴器からの入力信号にも基づいて空間フィルタリングを提供する。
【００２４】
はじめに図１を参照して，図１はこの発明の一実施態様によるバイノーラル補聴器システム100をかなり概略的に示している。
【００２５】
バイノーラル補聴器システム100は左補聴器101−Ｌおよび右補聴器101−Ｒを備える。上記補聴器のそれぞれは，少なくとも一つの音響−電気入力トランスデューサ（以下，マイクロフォンまたは単に入力トランスデューサとも言う）111−Ｌおよび111−Ｒ，信号スプリッタ112−Ｌおよび112−Ｒ，誘導アンテナ113−Ｌおよび113−Ｒ，固定ビームフォーマー114−Ｌおよび114−Ｒ，デジタル信号処理装置115−Ｌおよび115−Ｒ，ならびに電気−音響出力トランスデューサ116−Ｌおよび116−Ｒを備えている。
【００２６】
補聴器101−Ｌ／−Ｒのそれぞれにおいて，上記音響−電気入力トランスデューサ111−Ｌ／−Ｒは電気的同側入力信号（electrical ipse-lateral input signal）を提供する。上記信号スプリッタ112−Ｌ／−Ｒは上記同側入力信号を分割し，これを上記誘導アンテナ113−Ｌ／−Ｒおよび上記固定ビームフォーマー114−Ｌ／−Ｒの両方に提供する。上記誘導アンテナ113−Ｌ／−Ｒは同側入力信号を上記同側補聴器（ipse-lateral hearing aid）から反対側補聴器（contra-lateral hearing aid）に無線送信するために設けられている。上記同側入力信号が上記反対側補聴器によって受信されると，そこで各固定ビームフォーマー114−Ｌ／−Ｒに提供される。上記固定ビームフォーマー114−Ｌ／−Ｒのそれぞれは，補聴器101−Ｌ／−Ｒの両方からの入力信号に基づいて固定指向性パターンを形成するように構成されており，上記指向性パターンは，反対側補聴器101−Ｌ／−Ｒから離れる反対方向を向く方向（the direction pointing in the opposite direction, away from the contra-lateral hearing aid 101-L/-R）よりも，それぞれの反対側補聴器101−Ｌ／−Ｒに向かう方向（the direction towards the respective contra-lateral hearing aid 101-L/-R）により低い感度（lower sensitivity）を持つ。上記固定ビームフォーマー114−Ｌ／−Ｒにおいて生じる信号（以下，空間処理済信号（the spatially processed signal）と呼ぶことがある）がデジタル信号処理装置115−Ｌ／−Ｒに提供され，周波数依存利得（ゲイン）が適用されることによって個々人の聴覚損失が緩和される。最後に，上記デジタル信号処理装置115−Ｌ／−Ｒからの電気出力信号が上記電気−音響出力トランスデューサ116−Ｌ／−Ｒに提供されて電気出力信号が音に変換される。
【００２７】
上記固定ビームフォーマー114−Ｌ／−Ｒは，当業者には既知である多くの様々なやり方で実施することができる。さらに，上記固定指向性パターンは，カーディオイドでも，ハイパーカーディオイドでも，または反対側補聴器から離れる反対方向を向く方向の感度よりも反対側補聴器に向かう方向の感度が低いことを特徴とする他の指向性パターンであってもよい。
【００２８】
一実施態様では，上記固定指向性パターンは，感度が最小となりかつ反対側補聴器を含む半空間の方向に向かう少なくとも１つの方向（at least one direction wherein the sensitivity has a minimum and pointing towards the half-space containing the contra-lateral hearing aid）を有することを特徴とし，上記半空間はバイノーラル補聴器システムを装着しているユーザの両耳間を結ぶ線に垂直な平面（the plane that is perpendicular to a line between the ears of the user wearing the binaural hearing aid system）に対して定義される。
【００２９】
一実施態様では，上記固定ビームフォーマー114−Ｌ／−Ｒの前にフィルタバンクが挿入され，これによって上記固定ビームフォーマーを周波数の関数として様々に実施させることができる。
【００３０】
上述したこの発明による補聴器101−Ｌ／−Ｒは複数のマイクロフォン111−Ｌ／−Ｒを備えてもよい。実際に，多くの近年の補聴器は２つのマイクロフォンを有しており，その場合には，固定ビームフォーマー114−Ｌ／−Ｒに提供される同側および反対側信号は，上記同側および反対側補聴器のそれぞれにおいてモノラルビームフォーマーからの出力信号になる。
【００３１】
次に図２を参照して，図２は補聴器ユーザの頭部201と，この発明の一実施態様による左および右補聴器のそれぞれの指向性パターン202−Ｌおよび202−Ｒをかなり概略的に示している。この場合，最小感度のそれぞれの方向は，それぞれの反対側補聴器を直接に向く（point directly）ことに留意されたい。
【００３２】
しかしながら，バイノーラル補聴器システムが補聴器システム・ユーザによって装着されたときに正確に所望の指向性パターンを達成するためには，ユーザの頭部周りの音波の回折（diffraction of the sound wave around the head of the user）を考慮に入れることが必要であることが分かった。
【００３３】
図３を参照して，図３は，回折効果を考慮して実施される右補聴器の固定ビームフォーマー114−Ｒをかなり概略的に示している。上記固定ビームフォーマー114−Ｒは，同側マイクロフォン111−Ｒ（すなわち同側補聴器101−Ｒに収納されたマイクロフォン）および反対側マイクロフォン111−Ｌ（すなわち反対側補聴器101−Ｒに収納されたマイクロフォン）の両方から入力信号を受信する。同側マイクロフォン111−Ｒからの入力信号は無線送信遅延ブロック301−Ｒに与えられ，反対側補聴器から同側補聴器への入力信号の無線送信によって生じる時間遅延に対応する時間遅延が適用される。上記遅延ブロックからの出力信号は次に信号加算器303−Ｒに与えられる。上記反対側マイクロフォン111−Ｌからの入力信号は両耳間（聴覚間）伝達関数フィルタ（inter-aural transfer function filter）302−Ｒに与えられ，そこからの出力信号が次に信号加算器303−Ｒに与えられ，これによって上記遅延ブロック301−Ｒからの出力信号から減算される。上記信号加算器303−Ｒからの出力信号は，ビームフォーミングによって導入されることがある相対レベル変化を周波数の関数として補償するフィルタ304−Ｒ（a filter 304-R that compensates for relative level changes as a function of frequency, which may have been introduced by the beamforming）に与えられる（上記フィルタをロールオン・フィルタ（roll-on filter）とも言う）。上記フィルタ304−Ｒからの出力信号が上記固定ビームフォーマー114−Ｒからの出力信号を構成する。
【００３４】
当然ながら，左補聴器の上記固定ビームフォーマー114-Ｌは上記と同じ原理にしたがって実施される。
【００３５】
一実施態様では，両耳間伝達関数302-Ｒ／-Ｌの伝達関数Ｈ（ｓ）は以下によって与えられる。
【００３６】
【数１】
2019531659.tif 000003
【００３７】
ここでパラメータτphaseおよびτamplitudeは，補聴器システム・ユーザの頭部を考慮するために用いられる。与えられる伝達関数は，特に２００Ｈｚから１．２ｋＨｚまでの周波数範囲において，両耳間伝達関数の驚くほど正確な近似を提供することが分かった。すなわち，パラメータτを位相部分と振幅部分に分割し，これら２つの部分を個々に最適化できるようにすることによって，この有利な両耳間伝達関数が得られることが分かったものである。さらに，図３の実施態様による上記両耳間伝達関数フィルタは，１ミリ秒のオーダーで比較的短い遅延しか導入しないので，本願において有利である。
【００３８】
上記与えられる伝達関数は，連続（ラプラス変換）領域において，シンプルな１次ベッセルフィルタ（a simple 1st order Bessel filter）および周波数に依存しない遅延（a frequency independent delay）によって表すことができるという点でも有利であり，これはｚ領域における対応するデジタルフィルタの実装（the implementation of the corresponding digital filter in the z-domain）を双一次変換（a bilinear transformation）を用いて簡単なやり方で実行できることを意味する。
【００３９】
一実施態様において，上記両耳間伝達関数フィルタの伝達関数は，仮想音源の位置を選択し，それぞれの耳について２つの頭部関連伝達関数（head related transfer functions）を取得することによって得られ，次に２つの頭部関連伝達関数を使用して一方を他方で除算することによって両耳間伝達関数が導出される。
【００４０】
図３の実施態様の変形例において，上記両耳間伝達関数フィルタを，反対側入力信号に代えて同側入力信号をフィルタリングするように再設計することができる。しかしながら，この実施態様は，ビームフォーマーにおいてより長い遅延を必要とするので，さほど有利ではない。
【００４１】
上記両耳間伝達関数フィルタ302−Ｌ／Ｒは，補聴器システム100を装着している個人の頭部サイズを反映するように構成され，一実施態様では，頭部サイズは初期プログラミング（補聴器フィッティングとも呼ばれる）中に推定され，これに基づいて両耳間伝達関数フィルタ302−Ｌ／−Ｒが導出される。上記推定は，バイノーラル補聴器システムの２つの補聴器を結ぶ線上であってかつ上記補聴器システムから少なくとも所定距離，たとえば１／２メートルの距離の点から区別可能な音を提供し（providing a distinguishable sound from a point on the line intersecting the two hearing aids of the binaural hearing aid system and at least a predetermined distance, such as half a metre, from the hearing aid system），次に上記両耳間伝達関数の少なくとも一つのパラメータを最適化して空間処理済信号を最小にすることによって実行され，ここで上記パラメータは，上記バイノーラル補聴器システムの補聴器間の距離を表すものであり，これによって上記バイノーラル補聴器システムの補聴器間の距離を推定することができる。
【００４２】
他の実施態様では，上記バイノーラル補聴器システムは，補聴器システムのユーザが明らかな現在の頭部の大きさ（apparent current head size）を推定することができるように構成され，これは，上記ユーザがたとえば帽子を着用している，または音波の回折に影響を及ぼし，計算において通常推定される頭部の大きさから増減することによって表されるヘアスタイルを選択している場合に，有利である。特定の実施態様では，上記バイノーラル補聴器システムは，バイノーラル補聴器システムの２つの補聴器を結ぶ線にできるだけ近い適切な位置であって，上記補聴器システムから少なくとも所定距離に，ユーザが外部装置を差し出すように促すことができる外部装置を備え，他方，識別可能な音が上記外部装置から提供され，これに応じて上記バイノーラル補聴器システムによって上記両耳間伝達関数の少なくとも一つのパラメータを最適化して上記空間的にフィルタリングされた信号を最小化し，これによってユーザが装着したときに，上記バイノーラル補聴器システムの補聴器間の距離を推定することができる。
【００４３】
一実施態様では，上記頭部サイズは，限られた数の頭部サイズ・カテゴリのうちの一つに属するものとして推定してもよく，これよって，所定の両耳間伝達関数および上記フィルタ304-Ｌ／-Ｒを，補聴器システム・ユーザが属する頭部サイズ・カテゴリに基づいて選択することができる。特定の実施形態では，３つの異なる頭部サイズ・カテゴリから選択することができる。
【００４４】
他の実施態様では，上記フィルタ304-Ｌ／Ｒは，推定された頭部サイズに基づいて，または選択された頭部サイズ・カテゴリに基づいて，導出される。
【００４５】
一実施態様では，上記固定ビームフォーマー114-Ｒ／-Ｌに提供される同側および反対側信号の少なくとも一つを，選択的に，様々なタイプのモノラルビームフォーミングの結果とすることができ，これによって，固定ビームフォーマー114-Ｒ／-Ｌに提供される信号を，全方向特性（omni-directional），双方向特性（bi-directional）またはカーディオイド特性（cardioid）を含むグループから選択される少なくとも一つのタイプの指向特性で表すことができる。
【００４６】
たとえば全方向特性を表す入力信号に代えて，たとえばカーディオイド特性を表す入力信号が選択された場合，ＢＢＦの効率を最適化するために，上記固定ビームフォーマー114-Ｒ／-Ｌまたは無線送信遅延ブロック301-Ｒ／-Ｌに提供される前に，カーディオイド特性を表す入力信号の少なくとも一つをスケーリングする（to scale）ことが要求される。
【００４７】
カーディオイド特性を表す入力信号を与えることは，この発明によって提供される改善されたＩＬＤを維持しながら上記補聴器システムを装着しているユーザの背後に位置する雑音源の抑制が可能になるので，特に有利である。
【００４８】
一実施態様では，上記無線送信遅延ブロック301-Ｒの遅延を，上記両耳間伝達関数フィルタ302-Ｒによって提供される上記周波数に関係しない遅延を対応して減少させることによって，減少させることができる。
【００４９】
なお，バイノーラル補聴器システムの各補聴器に同じ種類で同じ方向を向く指向性パターンを提供するように設計され，実質的に各耳に同じ信号がユーザに与えられる従来のＢＢＦとは対照的に，この発明によると，ＢＢＦによってＩＴＤが維持されることに留意されたい。
【００５０】
この発明の特有の利点はＩＬＤを向上しつつＩＴＤを維持することにある。ＩＴＤおよびＩＬＤは協調して音声了解度を向上できることを証拠が示唆しているので，これは有利である。
【００５１】
開示する実施態様の変形例では，上記アンテナ113-Ｌおよび113−Ｒは誘導性のもの（inductive）である必要はなく，これに代えてたとえば2.4ＧＨｚで動作するように構成された遠距離無線アンテナとすることができ，特定の変形例では，バイノーラル補聴器システム100はバイノーラル補聴器システムの補聴器101-Ｌおよび101-Ｒ間で入力信号を中継するように構成された外部装置を備えてもよい。すなわち，バイノーラル補聴器システムは，中継装置として機能するときに，反対側入力信号が反対側補聴器から直接にまたは外部装置から受信されるように，補聴器間において入力信号を交換するように設定することができる。
【００５２】
なお，補聴器間において入力信号を交換するための任意の適切な動作周波数または方法を使用することができ，それらすべては当業者が容易に知り得るものである。
【００５３】
しかしながら，図３の実施態様の変形例では，上記固定ビームフォーマー114-Ｒ／-Ｌは無線送信品質検出器（wireless transmission quality detector）を備え，十分に高品質の無線送信信号が受信されるかどうかを決定し，十分でない場合に，上記両耳間伝達関数フィルタ302-Ｒ／302-Ｌをゼロに設定して上記フィルタ302-Ｒ／-Ｌからの出力信号も同様にゼロとし，これによって同側マイクロフォン111-Ｒ／-Ｌからの入力信号のみが信号加算器303-Ｒ／-Ｌに与えられ，追加的に，従前と同位相応答を維持しながら，周波数に依存しない単一利得を提供するようにフィルタ304-Ｒ／-Ｌを設定する。これによって，バイノーラル補聴器システムの２つの補聴器間の無線信号送信が中断された場合に発生する音響アーチファクトを最小限にすることができる（a minimum of sound artefacts will be introduced）。
【００５４】
この発明による実施態様の特有の利点は，著しく抑制されていると知覚される少なくとも特定の方向からの音がない限りにおいて，補聴器システム・ユーザによって知覚されるときに左右（または同側および反対側）の補聴器の指向性パターンを全方向性パターンと同様に提供することができることにある。脳が両耳からの入力を結合するからである。
【００５５】
上記固定指向性パターンの使用（たとえば固定ビームフォーマー114-Ｒ／-Ｌによって提供されるようなもの）はまた，補聴器ユーザに比較的安定した音環境の知覚を提供するので特に有用であり，少なくとも一部の補聴器ユーザにとって，聴取快適性を改善し，聴取疲労を軽減し得る。しかしながら，これらの利点があるのみならず，上記実施態様は，たとえばカクテル・パーティのような非常に変動の激しい音環境において特に音声明瞭度を追加的に改善することができる。これは，最良の信号対雑音比の場所に応じて，かつ音声明瞭度が達成される場所に応じて，脳が，左または右の補聴器のいずれかから提供される音に対して注意を向けることができるからである。実際，この注意の切り替えは，二人の干渉する話者が左右に位置しているときに補聴器ユーザが正面方向の所望の音源に面している場合に非常に速く実行されると考えられ，上記切り替えが非常に速いので，干渉する話者が同時に話している場合でも，この注意の切り替えから補聴器ユーザは恩恵を受けることができ，音声中の固有休止（the inherent paused in speech）からの恩恵を受けることができる。
【００５６】
しかしながら，一実施態様において，空間処理済信号が反対側補聴器の方向から入射する音に対して正反対方向から入射する音よりもより低い感度を提供する限りにおいて，ＢＢＦは，音の入射の関数として，感度を適応的に変化させて空間処理済信号の信号対雑音比を改善するように構成される。他のより詳細な実施態様において，ＢＢＦは，両耳間伝達関数の導出に使用される左右の頭部関連伝達関数を得るために必要とされる仮想音源の位置を変えることによって，音の入射の関数として，感度を適応的に変えるように構成される。他の実施態様において，上記仮想音源の位置は，仮想音源から左右の耳のそれぞれへの想定入射方向を変えることによってのみ変えられる。
【００５７】
主に２つの補聴器のそれぞれにおけるＢＢＦは互いに独立して適応的に変化させることができるが，特定の実施態様では，ＢＢＦは対称的に変化させることだけが許され，これによってより安定した音環境を補聴器システムのユーザに知覚させることができる。
【００５８】
このように，この発明によるＢＢＦは，仮想音源の位置を移動させることによる指向性ビームパターンの簡単な変更方法を提供する。一実施態様では，選択される指向性ビームパターンに対応する両耳間伝達関数が補聴器システム内に記憶され，これによってオンライン導出を不要にすることができ，したがって処理能力に対する要求が緩和される。
【００５９】
この実施態様の別の観点では，補聴器システムのユーザの好みおよび／または必要な仮想音源の位置を変えることによって変化する認知能力にしたがって補聴器システムを個別化（individualized）して，両耳間伝達関数フィルタの伝達関数を導出するために用いられる左右の頭部関連伝達関数を得るようにしてもよい。ＩＴＤに対するＩＬＤの相対強度を，仮想音源の位置を変えることによってすなわち両耳間伝達関数フィルタを変えることによって変化させることができるので，これは有利である。一例として，カーディオイドを提供する両耳間伝達関数フィルタはＩＬＤの最大増加を有する構成を表す。
【００６０】
この発明の実施態様の変形例では，分類器を用いて音環境分類が実行され，分類の結果に基づいて，バイノーラル・ビームフォーマー（binaural beam former）（ＢＢＦ）を有効化，無効化または変更することができる。
【００６１】
一実施態様において，上記分類器は平均音圧レベルが所与の閾値を超えているかどうかを評価し，かつこれに応じてＢＢＦを無効にするかまたは変更するように構成される。ＢＢＦにおいて生じうる低周波数ロールオフ（low frequency roll-off）を補償するために必要とされる利得の大きさは，入力トランスデューサ間の距離がより長いことに起因する従来のモノラルビームフォーマーについての利得要件に比べて小さい。より小さい利得は，主に静かな音環境において問題となる内部マイクロフォン・ノイズのような増幅ノイズの問題を軽減し，したがって音圧レベルがより低ければ低いほど，従来のモノラルＢＦのセットを適用するのに代えてＢＢＦを有効化（アクティベート）することがより好ましいことを意味するので，有利である。より特定の実施態様において，平均音圧レベルが所与の閾値レベルを超えることに応答して上記ＢＢＦを無効にすることができる。
【００６２】
特定の有利な実施態様によると，補聴器システムのユーザにとって関心のある周波数範囲であって１００Ｈｚを超える下限を有する周波数範囲（frequency ranges with a lower limit above 100 Hz）に低周波数ロールオフを導入しないように，ＢＢＦが構成される。これによって内部マイクロフォン・ノイズなどの増幅ノイズの問題が排除される。
【００６３】
一実施態様では，補聴器圧縮器の周波数依存利得が，個々の補聴器システム・ユーザの聴覚損失の緩和に加えて，上記ＢＢＦによって導入される相対レベル変化（the relative level changes）が周波数の関数として補償されるように設定され，これによってロールオン・フィルタを省略することができる。
【００６４】
一実施態様では，上記分類器は，音圧レベルの変動の尺度（a measure of the fluctuations of the sound pressure level）が所与の閾値を超えるかどうかを評価し，それに応答してＢＢＦを有効化するように構成される。これは，この発明によるＢＢＦは，複数の干渉する話者を伴うカクテル・パーティ状況のような非常に変動する音環境において特に有利であり得るからである。より具体的な実施態様では，上記音環境の変動の尺度は，たとえば10％パーセンタイルおよび90％パーセンタイルのような，低パーセンタイルと高パーセンタイルとの間のｄＢ ＳＰＬにおける距離（the distance, in dB SPL）として与えられる。さらに具体的な実施態様では，上記音圧レベルの変動の尺度は上記バイノーラル補聴器システムの補聴器のそれぞれにおいて決定され，２つの間の差がリアルタイムで判定されて，上記差の値が所定の閾値を超えると上記ＢＢＦが有効化される。
【００６５】
他の実施態様において，上記分類器は，所望音源（典型的には話者）が補聴器ユーザの正面に位置するかどうか，または少なくとも正面方向の約＋／−４５度の範囲内に位置するかどうかを推定するように構成され，その場合にバイノーラルフォーミングが有効化される。一実施態様では，上記分類器は，左右の補聴器にそれぞれ収納されたモノラル音声検出器によって予測される音声確度差（the difference in the probability of speech）が所定の閾値よりも小さいかどうかを評価することによって，話者が補聴器ユーザの正面に位置しているかどうかを検出するように構成される。一実施態様では，上記モノラル音声検出器は欧州特許２６４９８１２号に開示されているように実装される。
【００６６】
別の実施態様において，上記分類器は，音環境における相関度合（the degree of correlation in the sound environment）を推定するように構成され，これに応じて上記ＢＢＦを無効化する，または従来のモノラルＢＦよりもＢＢＦの優先度を下げる（lower the preference for the BBF over traditional monaural BFs）。これは，このタイプの環境においてＢＦは十分に機能し得，したがってバイノーラル補聴器システムの補聴器間で入力信号を転送しないようにすることによって電力消費を低減するために好ましいからである。より具体的な実施態様では，音響環境における相関度合は，バイノーラル補聴器システムの２つの入力信号の周波数領域相互相関（the frequency domain cross-correlation）を算出することによって決定される。
【００６７】
さらに他の実施態様において，ＢＢＦを有効化，無効化または変更する前に，複数の条件が満たされることが求められる。具体的な実施態様では，変動の激しい音環境および補聴器システム・ユーザの正面の話者の両方が，ＢＢＦを有効化する前に，検出される必要がある。
【００６８】
上記実施態様の変形例では，音環境分類に応じて上記ＢＢＦが無効化されたときに，上記ＢＢＦは従来のモノラルビームフォーミングに置き換えられる。
【００６９】
他の変形例では，上記ＢＢＦは（無効にされるのではなく）変更されて，両方の補聴器に，音環境分類に応じて両方の補聴器からの入力信号の合計を提供する。無相関ノイズは単一音源からの相関（所望）音よりもゆっくりと加わるので，これによって概略改善された信号対ノイズ比を備える全方向性パターンが提供される。
【００７０】
さらに他の変形例では，上記ＢＢＦは（無効化されるのではなく）変更されて，両方の補聴器からの従来のモノラルビームフォーマーからの出力信号の合計を，両方の補聴器に提供する。
【００７１】
一実施態様では，ＢＢＦは，所定周波数閾値未満（カットオフ周波数とも呼ばれる）の周波数範囲においてのみ有効化され，上記所定閾値が５００Ｈｚから２ｋＨｚの範囲から選択される。バイノーラル補聴器システムの補聴器間で送信される必要があるデータ量を最小限に抑えることによって電力消費を低減することができ，かつＩＬＤの大きさは一般に周波数と共に増大するので高周波数範囲においてＩＬＤを高めるＢＢＦを有することの影響は比較的限定されることが分かっているので，制限された低周波数範囲においてＢＢＦを作動させるだけにすることは有利である。
【００７２】
より特定の実施態様では，上記所与の周波数閾値およびこれによる上記ＢＢＦは，上記音環境の分類に応じて，リアルタイムに変更される。一実施態様では，上記分類器が音環境における相関度合が所定の閾値を超えていると判断したことに応答して周波数閾値がより低い値に変更される。これは，従来のモノラルビームフォーマーは，このタイプの環境において広い周波数範囲に対して十分に機能し得，したがってバイノーラル補聴器システムの補聴器間で送信される必要があるデータ量を最小限に抑えることによって電力消費を減らすために好ましいからである。
【００７３】
特定の実施態様では，バイノーラル補聴器システムはＢＴＥ部を含まない２つの補聴器から構成される。一般に，そのような補聴器は利用可能なスペースが限られているためにモノラルビームフォーマーを含めることは困難であるが，この欠点は，特に高周波数について，耳の耳介が提供する自然なビームフォーミングに起因してある程度は補償される。もっとも，この発明のＢＢＦを適用することによって，このタイプの補聴器システムにおいて低周波数範囲でもビームフォーミングを提供することができるようになり，これによって音声明瞭度を改善することができる。
【００７４】
一実施態様では，上記補聴器圧縮器の設定がバイノーラル補聴器システムの補聴器間で同期され，これによって人工的に増加されたＩＬＤ（artificially increased ILDs）を維持することができる。より特定の実施態様では，上記同期はＢＢＦが有効である周波数範囲についてのみ実行される。
【００７５】
一実施態様では，少なくとも２つの両耳間伝達関数フィルタが導出され，これにより，第１の両耳間伝達関数フィルタが第１の周波数範囲をカバーすることができ，かつ第２の両耳間伝達関数フィルタが第２の周波数範囲をカバーすることができるようにすることによって，ＢＢＦはより広い周波数範囲をカバーすることができる。
【００７６】
さらに他の変形例では，人間の音声知覚を提供するように構成された，バイノーラルセットの音響−電気入力トランスデューサおよび音響−電気出力トランスデューサを備える任意のオーディオ機器に，この発明を実装することができる。ヘッドセット，パーソナル・サウンド・アンプおよびヒヤラブルが，このようなオーディオ機器の例である。
【００７７】
さらに他の変形例では，上記補聴器システムは，従来のスピーカを出力トランスデューサとして備える必要はない。従来のスピーカを備えない補聴器システムの例は，人工内耳（cochlear implants），埋め込み型中耳補聴器（implantable middle ear hearing devices）（ＩＭＥＨＤ），骨固定補聴器（bone-anchored hearing aid）（ＢＡＨＡ），およびたとえば，鼓膜の振動を直接に誘発するレーザーダイオードを用いることに基づくシステムを含む他の様々な電気機械トランスデューサ・ベースのソリューションである。
【００７８】
ここで図４を参照して，図４は，この発明の一実施態様によるバイノーラル補聴器システム400をかなり模式的に示している。上記バイノーラル補聴器システムは，左および右補聴器401-Ｌ／-Ｒに加えてコンピュータ装置410を備え，コンピュータ装置410がソフトウェア・アプリケーション411，グラフィカル・ユーザ・インターフェース412，および音声を表すデジタル信号のセットを補聴器401-Ｌ／-Ｒに送信するように構成される無線トランシーバ413を含み，デジタル信号が音に変換される。図４は，ユーザ420が，グラフィカル・ユーザ・インターフェース412を通じて，どのようにしてソフトウェア・アプリケーション411によって制御されるコンピュータ装置410と相互に通信するかを示している。ソフトウェア・アプリケーション411は，バイノーラル補聴器システムのユーザの正面の（所望の）話者と多数の干渉する話者とを含む音環境を表すデジタル信号を提供するように構成される。
【００７９】
さらに，上記コンピュータ装置410は，補聴器システムのユーザ420に所望の話者が発したフレーズを決定するように促し，その答えに応じて補聴器システムのユーザ420に音声了解度に関するフィードバックを提供し，同時にその後の使用のためにその結果を記憶するように構成される。これによって，ユーザは，この発明によるバイノーラル補聴器システムによって提供される増加ＩＬＤの利点を取得するための自己の能力を訓練することができる。
【００８０】
次に図５を参照して，図５は，この発明の一実施態様による，コンピュータ装置501および外部サーバ502を備えるバイノーラル補聴器システム500をかなり模式的に示している。上記コンピュータ装置501は基本的には図４の実施態様のコンピュータ装置410と同一の要素を備えるが，図４の実施形態においてソフトウェア・アプリケーション411によって提供される機能が，図５の実施形態では，外部サーバ502上でホストされ，ウェブ・ブラウザ503を用いてアクセス可能なウェブ・サービスによって提供される点が異なる。さらに他の実施態様において，上記ウェブ・サービスが，ブラウザベースではなく，ソフトウェア・アプリケーションを用いてアクセスされるようにしてもよい。
【００８１】
図４および図５の実施態様の変形例において，上記コンピュータ装置は，スマートフォン，タブレット・コンピュータ，ポータブル・パーソナル・コンピュータ，スマートウォッチまたは据置型パーソナル・コンピュータであってもよい。
【図１】
2019531659.tif 000004
【図２】
2019531659.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2019531659.tif 000009
2019531659.tif 000010
2019531659.tif 000011